高速铁路连续梁施工中的裂缝成因及预防对策

高速铁路连续梁施工中的裂缝成因及预防对策

周世明

山东高速轨道交通集团有限公司岚山管理处 276808

摘要：随着高速铁路建设的快速发展，连续梁作为高速铁路桥梁的重要结构形式之一，在河流、沟谷、上跨公路等特殊条件下广泛使用，其施工质量直接关系到高速铁路的安全与稳定。然而，在连续梁施工过程中，裂缝问题时有发生，严重影响了桥梁的结构性能和使用寿命。本文旨在分析高速铁路连续梁施工中裂缝的成因，并提出相应的预防对策，以期为其他高速铁路桥梁施工提供科学依据和理论依据。

关键词：高速铁路；连续梁；裂缝成因；预防对策

一、引言

高速铁路以其高效、快捷的特点成为现代交通的重要组成部分。在高速铁路建设中，连续梁工程在整个建设项目中占据了相当大的比例，而连续梁桥因其结构连续性好、行车平稳、造型美观等优点被广泛应用。然而，连续梁桥在施工过程中也面临着诸多挑战，其中裂缝问题尤为突出。连系梁施工过程中因种种原因导致裂缝的产生不仅影响桥梁的外观质量，进一步发展后可能危及桥梁的结构安全性和使用耐久性。因此，深入探讨高速铁路连续梁施工中裂缝的成因及预防对策具有重要的现实意义。

二、高速铁路连续梁裂缝的主要成因

（一）材料因素

在高速铁路连续梁的建设中，混凝土和钢筋无疑是两大核心材料。然而，正是这些基础材料的质量波动，往往成为裂缝产生的“隐形杀手”。混凝土，这一由水、骨料、水泥等混合而成的复合材料，其性能受到多种因素的影响。配合比的设计是其中关键的一环。若配比不合理，过多或过少的水泥、骨料都可能导致混凝土收缩率增大，进而在硬化过程中产生裂缝。此外，骨料的选择也至关重要。粗、细骨料中含泥量过高严重影响混凝土的强度，还可能导致混凝土内部产生微小的空隙，成为裂缝的“温床”。外加剂的使用也是一把“双刃剑”。正确的使用可以提高混凝土的工作性能，但使用不当则可能适得其反，导致混凝土性能不稳定，增大裂缝的风险。钢筋，作为混凝土的“骨骼”，其质量同样不容忽视。钢筋因防护不当易导致锈蚀，同样也削弱了自身的承载能力和耐久性，还会影响与混凝土的粘结性能。当锈蚀达到一定程度时，钢筋与混凝土之间的粘结力将大幅下降，从而导致裂缝的产生。

（二）施工工艺因素

施工工艺的每一个环节都与裂缝的产生息息相关。浇筑过程中，若振捣不充分，混凝土内部的气泡和空隙无法有效排出，就会形成蜂窝、麻面等缺陷。这些缺陷同样影响混凝土的质量，更重要的是它们削弱了混凝土的密实性和整体性，成为裂缝的“突破口”。养护环节同样重要。混凝土是水硬性材料，在硬化过程中必须需要足够的水分，促进其水化反应。混凝土浇筑完成后若养护不及时或不规范，如果外部环境温度过高导致混凝土表面水分蒸发过快，极易产生干缩裂缝。这些裂缝虽然起初可能很微小，但随着时间的推移和外部环境的变化，它们可能会逐渐扩展加深，最终影响连续梁结构的安全性和耐久性。

（三）温度与湿度因素

混凝土养护中温度和湿度是影响混凝土性能的重要两个外部环境因素。在连续梁施工过程中，由于混凝土内部水化热的作用，其温度会不断升高。若散热措施不到位，混凝土内部温度过高与外部形成较大的温差就会产生温度应力。当温度应力超过混凝土的抗拉强度，混凝土外表及内部因拉扯就会产生裂缝，该种裂缝很难通过后期修补而消除其安全隐患。湿度的快速变化同样对混凝土不利。干燥环境下混凝土表面水分迅速蒸发导致干缩裂缝；而潮湿环境则可能影响混凝土的硬化速度和强度发展。因此，在施工过程中必须严格控制温度和湿度变化以减少裂缝的产生。

（四）结构设计因素

结构设计是预防裂缝的首要环节。不合理的结构设计往往成为裂缝产生的“根源”。例如结构尺寸过大或过小、配筋不足或过剩、预应力设计不合理等都可能导致结构在受力过程中出现应力集中或变形不协调从而引发裂缝。因此，在连续梁的设计阶段必须充分考虑结构的受力特点和施工条件进行合理的设计和优化以避免裂缝的产生。

三、高速铁路连续梁裂缝的预防对策

（一）优化材料选择与配合比设计

在高速铁路连续梁施工中，材料的选择与配合比设计是预防裂缝的首要环节。优质的材料和合理的配合比是确保混凝土性能稳定、减少收缩、提高抗裂性的基础，水泥作为混凝土的主要胶凝材料，其品质对混凝土的性能有着至关重要的影响。应首先硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥，因其低水化热、强度稳定、抗裂性好而被广泛应用。同时，要严格控制水泥的用量，避免过多使用导致混凝土收缩增大。骨料的选择也要十分谨慎，粗骨料应选用坚硬耐久的砾石或者机制砂，细骨料应选用干净、级配合理的中砂或粗砂。骨料的含泥量、泥块含量、针片状含量等指标都要严格控制在规范允许范围内，减少其对混凝土性能的不利影响。外加剂的使用也是优化混凝土性能的重要手段。根据施工现场等各种环境因素选择添加适量的减水剂、缓凝剂、引气剂等外加剂，改善混凝土的和易性、泌水性、抗冻性等指标。但外加剂的种类和用量应根据具体工程情况和施工要求来确定，避免盲目使用。在配合比设计方面，应通过试验确定最佳的砂率、水灰比、水泥用量等参数，使混凝土在满足强度要求的同时，具有良好的工作性和耐久性。同时，要考虑施工条件和环境因素，对配合比进行适当调整，以确保混凝土的性能稳定。

（二）改进施工工艺

施工工艺的改进是预防高速铁路连续梁裂缝的重要措施之一。在混凝土浇筑过程中，应严格控制振捣工作，避免过振或者欠振，确保混凝土内部密实、均匀。混凝土浇筑过程中需根据梁体节段等选择合适的浇筑方式，优先选用分层浇筑、分段振捣等施工方法，有利于混凝土内部热量的散发和应力的分散，减少裂缝的产生。混凝土的养护工作也不容忽视。在混凝土浇筑完成后，应及时进行覆盖土工膜洒水养护（冬季施工另行考虑），防止混凝土表面失水过快而产生干缩裂缝。养护时间应根据混凝土强度增长情况和外部环境条件以及水胶比情况来确定，一般不少于14天。在养护期间，要保持混凝土表面湿润，避免阳光直射和风吹干燥。对于大体积混凝土施工，还应采取内部降温措施，如埋设冷却水管等，控制混凝土芯部温度及表面温度，减小混凝土内外部的温差，防止温度应力收缩引起裂缝的产生。

（三）控制温度与湿度变化

混凝土性能影响的另外两个因素是温度和湿度。在高速铁路连续梁施工过程中，需采取有效的措施控制温度和湿度的变化，以减少裂缝的产生。要关注天气变化对施工的影响。在高温、干燥或大风天气下进行混凝土施工，容易导致混凝土表面失水过快从而导致收缩裂缝的产生。因此，应合理安排施工时间，尽量避开不利天气条件。要采取有效的温控措施。在混凝土浇筑过程中，应实时监测混凝土内部的温度变化，并采取相应的降温措施，如埋设冷却水管、覆盖保温材料等，以减小混凝土内部的温差和温度应力。要保持施工环境的湿度稳定。在干燥环境下施工，应采取洒水降尘、覆盖保湿等措施，防止混凝土表面失水过快产生的收缩裂缝。在潮湿环境下施工，则应注意排水防涝，避免混凝土长时间浸泡在水中而影响强度增长和耐久性。

（四）优化结构设计

结构设计是预防高速铁路连续梁裂缝的源头。在连续梁的设计阶段，应充分考虑结构的受力特点和施工条件，合理确定结构尺寸、配筋和预应力设计。对于可能出现的裂缝区域，应采取加强配筋、设置防裂钢筋等措施，提高结构的抗裂性能。同时，要优化结构形式，避免应力集中和突变，减少裂缝的产生。

四、结论

高速铁路连续梁施工中的裂缝问题是一个复杂的工程难题，涉及施工操作人员业务水平、材料选择、工艺方法、外部环境、以及源头设计等多个方面。施工过程中可以通过优化材料选择与配合比设计、改进施工工艺、控制温度与湿度变化以及优化结构设计等措施，可以有效地预防连续梁施工中的裂缝产生，提高高速铁路桥梁的施工质量和使用性能。在未来的高速铁路建设中，应继续加强裂缝成因及预防对策的研究，为高速铁路的安全与稳定提供有力保障。

参考文献

[1] 大型铁路桥梁的道岔连续梁支架预压施工技术[J]. 张艳.浙江水利水电学院学报,2022(03)

[2] 高速铁路现浇道岔连续梁超长预应力束施工技术分析[J]. 刘益锋.工程与建设,2022(01)